BNS和BNS366小麦雄性不育与内源激素的关系

【目的】研究BNS和BNS366小麦雄性不育与小孢子发生过程中内源激素含量变化的关系,为激素调控温光敏雄性不育小麦花粉育性提供理论依据。【方法】选用BNS和BNS366为试验材料,分别以矮抗58和郑麦366（BNS366的近等基因系）为对照,进行正常秋季播种（2018年10月10日）和晚播（2018年12月2日）试验,用I₂-KI法测定花粉育性,用国内法和国际法测定自交结实率,采用间接酶联免疫法测定雌雄蕊原基分化期-三核期叶片、雌雄蕊原基分化期-四分体期幼穗和单核中位期-三核期花药中6种内源激素的含量。【结果】在正常秋季播种条件下,BNS和BNS366花粉可育率、国内法自交结实率和国际法自交结实率均为零,达到全不育水平,在晚播条件下,BNS的这三个指标分别为34.74%、43.12%和48.48%,达到低不育水平,BNS366则分别为92.63%、55.37%和67.94%,达到正常可育水平,播种期间差异均达到极显著水平;矮抗58和郑麦366在2种播期条件下,则为82.56%—94.00%、73.90%—82.31%和96.54%—139.26%,均为正常可育,播种期间差异不显著;BNS和BNS366花粉可育率-∆（正常秋季播种条件下比晚播条件下花粉可育率提高百分率）均分别极显著低于矮抗58和郑麦366。分别在2个试验组内进行内源激素含量的多重比较,BNS和BNS366与矮抗58和郑麦366内源激素含量-∆（正常秋季播种条件下比晚播条件下激素含量提高百分率）存在差异,对内源激素含量与花粉可育率、内源激素含量-∆与花粉可育率-∆进行了相关性分析,发现BNS和BNS366不育株在小麦幼穗发育过程中激素含量存在特征性变化。生长素（indole-3-acetic acid,IAA）含量在四分体期（BNS）和雌雄蕊原基分化期（BNS366）叶片中不足,在单核中位期（BNS）和单核靠边期（BNS366）花药中不足,在二核期花药中盈余;赤霉素（gibberellic acid,GA）含量在四分体期幼穗和单核中位期花药中不足;玉米素核苷（zeatin riboside,ZR）含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;脱落酸（abscisic acid,ABA）含量分别在四分体期幼穗中存在偏低倾向（BNS）或确定存在不足（BNS366）现象;油菜素内酯（brassinosteroid,BR）含量在叶片、幼穗和花药中均无一致盈亏特征;茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）含量在雌雄蕊原基分化期、四分体期、单核靠边期（BNS）或单核中位期（BNS366）和三核期叶片中不足,在雌雄蕊原基分化期（BNS）或四分体期幼穗（BNS366）中不足,在单核靠边期花药中不足。【结论】正常秋季播种条件下,单核靠边期之前,BNS和BNS366中IAA、GA和ABA的含量不足,尤其是MeJA的含量不足,可能促进了二者雄性不育的发生。     

不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳平衡的影响

为了明确不同秸秆还田方式配施氮肥对麦田碳汇能力的影响,研究玉米秸秆全量直接还田配施氮肥(0、260 kg/hm~2)和全量过牛腹还田配施氮肥(260、220、190 kg/hm~2)条件下麦田土壤呼吸速率、小麦植株固碳量,分析麦田碳平衡状况。结果表明,施氮显著增加了小麦植株干质量、固碳量和根系呼吸、微生物呼吸、总呼吸碳排放量;相同施氮量(260 kg/hm~2)条件下,秸秆过牛腹还田处理较秸秆直接还田处理显著增加了小麦植株固碳量,从而增强了麦田碳汇能力,净生态系统生产力(NEP)为0.14 kg/m~2。秸秆过牛腹还田配施氮肥220 kg/hm~2处理碳汇能力较弱,NEP为0.05 kg/m~2;秸秆过牛腹还田配施氮肥260、190 kg/hm~2处理碳汇能力均较强,NEP分别为0.14、0.13 kg/m~2,且260 kg/hm~2氮肥处理籽粒产量高于其他处理。综合考虑农业生产生态效益和作物产量,豫北地区麦田推荐玉米秸秆还田方式为全量过牛腹还田,且施氮量为260 kg/hm~2。     

秸秆还田配施氮肥对麦田氮素平衡和籽粒产量的影响

为明确秸秆还田配施不同水平氮肥下麦田的氮素平衡状况,在夏玉米秸秆全部还田的基础上设置了不同的氮肥处理,测定了小麦植株全N含量、土壤硝态氮含量、氮肥氨挥发量和籽粒产量,分析了麦田不同土层硝态氮含量和积累量的变化趋势以及施氮量对氮素利用效率和麦田氮素平衡的影响。结果表明,小麦植株氮含量、植株氮素总积累量、籽粒产量均随施氮量的增加而显著增加;施加氮肥使氮素养分利用率、氮肥偏生产力显著降低。与播种时期土壤硝态氮含量相比,成熟期硝态氮含量降低,且施氮处理下土壤硝态氮含量、硝态氮积累量高于不施氮处理;硝态氮积累量主要分布在麦田土壤表层,与施氮量成正相关关系。施氮量为0、160、220、280kg·hm~(-2)时,硝态氮淋失量分别为5.04、13.10、17.10、37.26kg·hm~(-2)。氮肥的氨挥发速率在施肥后第一天达到最高,随后逐渐降低,遇到降雨或灌溉迅速降低至不施氮处理的氨挥发水平,氮肥氨挥发量与施氮量及时间存在正相关关系。160、220、280kg·hm~(-2)施氮量处理下,氮肥氨挥发量分别为0.65、0.77、1.01kg·hm~(-2)。从麦田氮素平衡来看,不施氮肥处理耗竭土壤氮素资源;施氮量为160kg·hm~(-2)时,有消耗土壤氮的风险;施氮量为220kg·hm~(-2)时,氮素投入与氮素输出保持平衡;施氮量为280kg·hm~(-2)时,有大量氮素损失到环境中的风险。为有效控制氮素淋溶和氨挥发损失,兼顾产量和节约生产成本,该区推荐施氮量为220kg·hm~(-2)。     

不同栽培模式下冬小麦根系直径的频率分布

为明确不同栽培模式下冬小麦根系生长情况,以矮抗58为材料,通过分析高产、高效和高产高效三种栽培模式下冬小麦根系直径频率所服从的对数正态分布的参数μ和σ,探讨了根系的拓扑结构。结果表明,3种模式下,0~20cm和20~40cm土层中小麦根系在特定时期内都表现出能高效运输营养物质的鲱鱼骨形结构,但根系调整为鲱鱼骨形结构的时期和出现位置存在差异。高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前和灌浆前在两个土层中都有出现;高产高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前在两个土层中出现,灌浆前只在0~20cm土层出现,而20~40cm土层根系出现鲱鱼骨形结构则是在灌浆中后期;高产模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前出现在0~20cm土层,拔节期两个土层中均出现,而灌浆中后期则只出现在20~40cm土层。从根系结构来看,高产高效模式下,小麦根系可以间接限制营养生长,且在灌浆中后期可以利用深层土壤的营养物质,是具有潜力的栽培模式。